Читать книгу - "Просто космос: Задачи о межпланетных путешествиях - Владимир Георгиевич Сурдин"

один) видит эти ночные огоньки? Чтобы мое удивление стало вам понятнее, напомню, что чувствительности нашего зрения не хватает, чтобы увидеть, например, миллионы окружающих нас звездных систем – галактик. С точки зрения эволюции это вполне закономерно: далекие галактики никак не влияют на нашу жизнь. Но мы не замечаем на небе даже астероидов, хотя миллионы этих опасных микропланет носятся буквально над нашей головой, заполняя всю Солнечную систему и порой угрожая нам. А звезды глаз человека почему-то видит, хотя они ничем нам не угрожают и вообще (да простят меня астрологи!) не оказывают на нас никакого влияния. Способность видеть звезды, казалось бы, никак не облегчает нам борьбу за существование. А может быть, все-таки облегчает?

Один из важнейших принципов биологической эволюции – экономность. Повышение чувствительности наших рецепторов – зрения, слуха и других – требует дополнительных ресурсов, поэтому она ограничивается уровнем, который необходим для выживания. Чтобы создать глаз, способный видеть и днем и ночью, природе пришлось изрядно потрудиться, создавая механизмы адаптации к яркому солнечному свету и регистрации слабого света звезд. Неужели звездная россыпь на ночном небе имела жизненно важное значение для предков человека и подобных ему животных?

Оказывается, имела. И это легко понять. Ясно, что естественный отбор благоволит к тем, кто видит не только днем, но и ночью, тем более безлунной, когда единственным источником света служит само ночное небо. Не удивляйтесь, это только на первый взгляд кажется, что ночное небо совершенно черное. Каждый, кто выглядывал ночью из палатки, знает, что оно слабо, но вполне заметно светится! Чтобы в безлунную ночь различать дорогу и силуэт врага или жертвы, минимальная чувствительность зрения должна соответствовать яркости ночного неба. Астрономы установили, что примерно половина его излучения обязана суммарному излучению звезд. В большинстве своем это звезды нашей Галактики, причем не все, а только те, что удалены от нас не более чем на 3000 световых лет (остальные скрыты за облаками межзвездной пыли). А таких близких и видимых звезд около 100 000 000. Примерно столько же в сетчатке нашего глаза светочувствительных элементов – палочек. Поэтому далекие звезды не видны по отдельности, а сливаются в сплошной темно-серый фон. Попробуем оценить, сколько звезд в виде отдельных ярких точек на этом фоне сможет увидеть наш глаз (рис. 35 и 36)?

Следует учесть, что разрешающая способность (четкость) ночного зрения ниже, чем дневного. У этого есть две причины. Во-первых, при слабом свете зрачок глаза расширяется и четкость изображения, созданного роговицей и хрусталиком, по причине различных оптических аберраций снижается. Этот эффект хорошо знаком фотографам: хочешь получить четкий снимок – уменьшай размер диафрагмы, то есть «зрачка» фотокамеры. Во-вторых, при низкой освещенности мозг суммирует сигналы от нескольких соседних палочек, чтобы результирующий сигнал стал заметнее: все равно качество картинки невысокое, так что эффективный размер «пикселей» можно укрупнить.

Кстати, очень легко проверить, как наш глаз использует прием «чувствительность за счет качества». Как известно, четкое изображение глаз дает только в центре поля зрения. Если мы смотрим на предмет в упор, то видим его мельчайшие детали, но стоит немного отвести взгляд в сторону, как изображение расплывается и мелкие детали становятся неразличимы. Зато недостаток четкости «бокового зрения» компенсируется его повышенной чувствительностью к свету: если хочешь увидеть тусклую звезду, не смотри на нее в упор, а немного отведи взгляд в сторону – и сразу увидишь ее боковым зрением.

Рис. 35. Глаз человека. Черный кружок в центре – зрачок

Рис. 36. Строение человеческого глаза

Итак, на каждый зрительный элемент сетчатки нашего глаза попадает свет от нескольких далеких звезд, примерно от дюжины. Чтобы изображение близкой звезды проявилось на этом фоне как яркая точка, она должна освещать глаз в десятки раз сильнее этой группы, то есть в сотни раз сильнее, чем каждая из далеких звезд в отдельности. Зная фотометрический закон, согласно которому освещенность падает обратно пропорционально квадрату расстояния от источника света, мы легко можем вычислить, что заметная звезда должна быть раз в 20–30 ближе к нам, чем далекие 100 000 000 звезд фона. Много ли таких близких звезд, да и есть ли они вообще?

Если радиус сферы уменьшить, для определенности скажем, в 25 раз, то ее объем уменьшится в 15 000 раз. Легко видеть, что из 100 000 000 звезд, равномерно распределенных в пространстве и освещающих наше небо, в этой малой сфере вокруг нас остается около 7000 светил. Именно они должны быть заметны нашему глазу как яркие точки на однородном фоне ночного неба. Удивительно, но наш приблизительный расчет оказался весьма точен: именно столько звезд видит здоровый глаз человека, находящегося за городом, на чистом небе. Вот так биологическая эволюция и борьба с ночными хищниками за свое существование подарила нам в итоге радость созерцания красоты звездного неба.

Не такими уж бесполезными оказались звезды. Они действительно освещают наш ночной мир. А теперь давайте пофантазируем. Нам, людям, ведущим дневной образ жизни, для пассивной защиты от хищников достаточно глаз, различающих несколько тысяч звезд. Но ведь существуют ночные хищники, для которых темное время суток – это время активной жизни, охоты. Поэтому их глаза намного чувствительнее наших. Вот бы увидеть ночное небо глазами совы!

Оказывается, в принципе это возможно: уже не раз звучали предложения переделать глаз человека, чтобы он стал в сотни раз чувствительнее к свету. Ведь природа не использовала всех своих возможностей. Чтобы улучшить наш глаз, нужно заменить хрусталик качественной многослойной линзой большего диаметра и перевернуть светочувствительную поверхность глаза – сетчатку, которая сейчас почему-то расположена у нас задней стороной к свету. После этого мы без труда сможем увидеть миллионы звезд Млечного Пути и даже другие далекие галактики. Без всякого телескопа! Правда, человеку со «звездными» глазами днем, скорее всего, придется ходить в очень темных очках, спасаясь от яркого солнечного света.

Впрочем, не будем спешить. Возможно, природа когда-нибудь сама изберет этот путь. Если человечество начнет расселяться по планетам Солнечной системы, то на далеких от Солнца планетах смогут жить люди только со «звездными» глазами.

А пока… Чтобы насладиться видом звездного неба, нужно чуть-чуть больше узнать об устройстве глаза и использовать некоторые нехитрые приемы.

Наш глаз – поразительный оптический прибор. Он совершенствовался миллионы лет и стал очень чувствительным и зорким. Восприимчивость глаза к слабому свету выше, чем у самой хорошей фотопленки и практически такая же, как у цифровой фотокамеры. Ночью глаз видит тусклые звезды, а днем спокойно переносит яркий солнечный свет, от которого любая фотопленка почернеет вмиг.

По четкости изображения с нашим глазом могут соперничать только лучшие фотоаппараты с дорогими